Традиционное представление о формировании солнечной системы долгое время заключалось в том, что планеты просто являются продуктами формирования звезд. Идея заключается в том, что холодные, плотные молекулярные облака коллапсируют в вращающиеся диски из газа и пыли, из которых звезды и планеты формируются в относительной изоляции.
Триггеры для таких коллапсирующих звездообразующих облаков могут быть разнообразными — от собственной гравитации облака, ударных волн, создаваемых близкими сверхновыми, до столкновений с другими молекулярными облаками. Это процесс, который почти так же стар, как само время, и, вероятно, аналогичен сценарию, который следовал нашей собственной G-2, желтой карликовой звезде примерно 4,56 миллиарда лет назад.
Однако новая статья, которая будет опубликована в журнале «Astrophysical Journal», отмечает, что постоянный приток как газа, так и пыли из межзвездной среды (МЗС) играет гораздо более важную роль в формировании планетарных систем, чем ранее считалось. Статья основана на компьютерных симуляциях и расчетах, но мотивирована новыми наблюдениями от ALMA, Миллиметрово-субмиллиметрового массива Atacama в северном Чили.
ALMA обнаружила доказательства попадания материи на протопланетарные диски в нескольких близлежащих звездообразующих регионах, сказал мне по электронной почте ведущий автор статьи, астроном из Обсерватории Кот-д’Азур во Франции Андрю Винтер. Он утверждает, что это указывает на то, что процесс является распространенным.
Традиционные модели формирования планет предполагают, что протопланетарный диск формируется во время коллапса протозвезды, а затем планеты вырастают из материала в изолированной звездно-дисковой системе, пишут авторы. Но мы показываем, что аккреция из МЗС является важным процессом, определяющим эволюцию протопланетарного диска, отмечают авторы.
Материал в диске постоянно пополняется в течение его жизни, пишут авторы. Фактически, авторы оценивают, что от 20 до 70 процентов дисков состоят главным образом из материала, захваченного за последнюю половину их жизни, пишут авторы.
Одним из ключевых моментов статьи является то, что эти молодые планетарные системы неотделимо связаны с межзвездной средой, что ранее не оценивалось.
Люди обычно предполагают, что эти диски формируются очень рано, в то же время, что и молодая звезда, и затем развиваются в изоляции, говорит Винтер. В этой статье мы показываем, что, в отличие от этой обычной картины, материал диска постоянно пополняется за счет нового захваченного газа и пыли из МЗС, говорит он.
Захваченный материал пополняется за счет турбулентности МЗС на широком спектре масштабов, начиная от галактического (на протяжении десятков тысяч световых лет) до масштаба отдельных дисков порядка нескольких сотен расстояний от Земли до Солнца.
Материал из МЗС постоянно питает диск и также может “встряхивать” его (добавляя кинетическую энергию), и вызванная турбулентность в диске может изменить процесс роста пыли для формирования планет, говорит Винтер. Это означает, что тип планет, которые формируются, вероятно, зависит от плотности МЗС вокруг звезды, говорит он.
Таким образом, картина самого процесса формирования планет теперь изменилась, потому что окружение звезды остается важным даже после коллапса этого молекулярного облака, говорит Винтер. Все процессы, которые помогают планете расти из пыли, могут быть оказаны влияние за счет притока газа, и это непосредственно связывает процесс формирования планеты с внешней средой, говорит он.
Попадание материала на диск было установлено в нескольких молодых планетарных системах, и если оно достаточно быстрое, это потенциально может вызвать гравитационную нестабильность, что означает быстрый коллапс материала для формирования планет или даже маленьких звезд, говорит Винтер.
Это влияние становится менее важным, по мере того как звезда стареет; в основном потому, что звезда “расцепляется” от области увеличенной плотности, в которой она формируется, говорит он. Вот почему зрелые звезды, подобные нашему Солнцу, не постоянно захватывают новый материал, говорит Винтер.
Межзвездный газ и пыль могут иметь большое значение.
Возможно, более или менее притекающий газ может привести к большим различиям, которые мы видим между планетарными системами, говорит Винтер.
Если МЗС определяет эволюцию диска, это представляет собой значительную смену направления для теории протопланетарного диска, которая в основном сосредотачивалась на процессы, действующие в изолированной звездно-дисковой системе, говорит Винтер. Последствия этой новой картины эволюции дисков огромны и касаются каждого этапа формирования планет, говорит он.
